了得網工業技術_化工原理課程設計(付家新)(第二版)

內容簡介

本書為高等院校化工原理課程設計教材，全書共分七章，內容包括：化工原理課程設計基礎、攪拌裝置、換熱裝置、蒸發裝置、塔設備、液液萃取裝置、干燥裝置的工藝設計。為強調化學工程項目設計的實用性和可操作性，本書選編了12個不同類型的化工裝置設計示例，借此引導學生快速掌握化工裝置的設計技巧與方法。
本書可作為化工、石油、材料、制藥、生物、食品、環境等相關專業的教材，以及完成畢業設計的參考書，亦可供化工領域設計、生產與管理部門工程技術人員參考。

作者簡介

付家新，長江大學化學與環境工程學院，高級工程師，在企業工作16年，主持和參與技術改造和技術革新6項，開發化工產品4個。參與國家863項目。主講化工原理、化工原理課程設計、化工原理實驗、化工設計等課程，教學與工程實踐經驗豐富。

第1 章化工原理課程設計基礎 1
1.1 化工設計與化工原理課程設計概述 1
1.1.1 化工設計的分類與化工設計的內容 1
1.1.2 化工工藝設計的主要內容 2
1.1.3 化工原理課程設計的基本要求及基本內容 2
1.2 化工生產工藝流程設計 3
1.2.1 工藝流程圖中常見的圖形符號 4
1.2.2 工藝流程設計 16
1.3 主體設備設計工藝條件圖 22
1.4 混合物物性數據的估算 22
1.4.1 混合物的平均摩爾質量 22
1.4.2 混合物的密度 23
1.4.3 混合物的黏度 23
1.4.4 混合物的熱導率 24
1.4.5 混合物的比熱容 24
1.4.6 混合物的汽化潛熱 25
1.4.7 混合液的表面張力 25
1.5 化工設計中的常用軟件 27
第2 章攪拌裝置的工藝設計 29
2.1 概述 29
2.1.1 機械攪拌設備的基本結構 29
2.1.2 攪拌器的類型與選擇 30
2.1.3 攪拌器安裝形式與流型 33
2.2 攪拌裝置工藝設計 34
2.2.1 攪拌功率工藝設計計算 34
2.2.2 攪拌器工程放大 39
2.2.3 攪拌器中的傳熱 40
2.2.4 攪拌器主要附件 43
2.3 攪拌裝置工藝設計示例 46
第3 章換熱裝置的工藝設計 53
3.1 概述 53
3.2 管殼式換熱器的工藝設計 55
3.2.1 確定設計方案 56
3.2.2 管殼式換熱器的結構 60
3.2.3 管殼式換熱器的工藝設計計算 68
3.2.4 管殼式換熱器工藝設計示例 75
3.3 再沸器的工藝設計 89
3.3.1 再沸器的類型 89
3.3.2 再沸器型式的選擇 90
3.3.3 立式熱虹吸再沸器的工藝設計 91
3.3.4 立式熱虹吸再沸器工藝設計示例 98
3.4 換熱器設計任務四則 104
第4 章蒸發裝置的工藝設計 109
4.1 概述 109
4.1.1 蒸發裝置的結構特點 110
4.1.2 蒸發裝置的選型原則 113
4.1.3 蒸發操作壓力的選擇 114
4.1.4 多效蒸發的效數與流程 114
4.2 多效蒸發過程的工藝計算 116
4.2.1 各效蒸發量和完成液組成的估算 117
4.2.2 各效溶液沸點及有效總溫度差的估算 117
4.2.3 加熱蒸汽消耗量及各效蒸發水量的初步估算 119
4.2.4 傳熱繫數K 的確定 119
4.2.5 蒸發器傳熱面積和有效溫差在各效中的分配 120
4.3 蒸發器主要工藝結構尺寸的設計計算 121
4.3.1 加熱管的選擇和管數的初步估計 121
4.3.2 循環管的選擇 122
4.3.3 加熱室直徑及加熱管數目的確定 122
4.3.4 分離室直徑和高度的確定 122
4.3.5 接管尺寸的確定 123
4.4 蒸發裝置的輔助設備 124
4.4.1 氣液分離器 124
4.4.2 蒸汽冷凝器 125
4.5 蒸發裝置工藝設計示例 128
4.6 蒸發裝置設計任務兩則 136
第5 章塔設備的工藝設計 138
5.1 概述 138
5.2 板式塔的工藝設計 141
5.2.1 設計方案的確定 141
5.2.2 塔板型式的選擇 143
5.2.3 塔內件工藝結構尺寸的設計計算 146
5.2.4 塔板上的流體力學計算和校核 160
5.2.5 氣液負荷性能圖 166
5.2.6 塔體工藝結構尺寸的設計計算 167
5.2.7 塔附件的工藝設計 172
5.2.8 輔助設備的工藝設計 178
5.2.9 篩板塔精餾工藝設計示例 179
5.2.10 浮閥塔精餾工藝設計示例 191
5.3 填料塔的工藝設計 202
5.3.1 設計方案的確定 202
5.3.2 填料型式的選擇 202
5.3.3 填料塔的塔內件 207
5.3.4 填料塔的塔附件 217
5.3.5 填料塔塔體工藝結構計算 218
5.3.6 填料塔流體力學性能的校核 223
5.3.7 填料吸收塔工藝設計示例 227
5.4 BTX精餾分離過程的Aspen模擬示例 246
5.5 塔設備工藝設計任務十則 262
5.5.1 板式塔設計任務六則 262
5.5.2 填料塔設計任務四則 266
第6 章液-液萃取裝置的工藝設計 270
6.1 概述 270
6.1.1 萃取劑的選擇 271
6.1.2 萃取操作參數的選擇 272
6.1.3 萃取流程的選擇 272
6.1.4 萃取設備的選擇 273
6.2 轉盤萃取塔的工藝設計 275
6.2.1 轉盤萃取塔的基本結構 275
6.2.2 轉盤塔內的流體流動 276
6.2.3 轉盤塔的主要結構參數 276
6.2.4 轉盤塔的流體力學特征與塔徑的計算 277
6.2.5 傳質和塔高的計算 280
6.2.6 轉盤塔的工藝設計步驟 289
6.3 轉盤塔的結構設計 290
6.3.1 塔體 290
6.3.2 內件 290
6.3.3 附件 294
6.3.4 傳動裝置 294
6.4 轉盤塔工藝設計示例 295
6.5 轉盤萃取塔設計任務一則 300
第7 章干燥裝置的工藝設計 302
7.1 概述 302
7.2 噴霧干燥器的工藝設計 305
7.2.1 噴霧干燥的原理和特點 305
7.2.2 噴霧干燥方案的確定 306
7.2.3 噴霧干燥過程的工藝計算 313
7.2.4 噴霧干燥塔工藝結構尺寸的設計計算 315
7.2.5 附屬設備的設計和選型 325
7.2.6 噴霧干燥塔的設計計算示例 331
7.3 流化床干燥器的設計 340
7.3.1 流態化干燥的特征 340
7.3.2 流化床干燥器的類型 340
7.3.3 多層流化床干燥過程的數學描述 344
7.3.4 流化床干燥器的設計計算 350
7.3.5 多層流化床干燥器的設計示例 355
7.4 干燥裝置設計任務兩則 364
附錄 366
附錄1 輸送流體用無縫鋼管規格 366
附錄2 泵與風機的性能參數 367
附錄3 換熱器繫列標準 371
附錄4 管法蘭 374
附錄5 橢圓形封頭 380
參考文獻 386

前言

前言
化工原理課程設計是化工原理課程實踐性教學環節之一，是培養學生綜合運用化工原理及有關先修課程的基本知識解決某一設計任務的一次設計性訓練。通過課程設計訓練使學生掌握化工設計的基本程序和基本方法，並在查閱資料、選用公式、合理選定設計參數、用簡潔文字和圖表表達設計結果以及工程制圖能力等方面得到一次基本的訓練，幫助學生樹立正確的設計思想和工程觀點，並在這種設計思想的指導下分析和解決工程實際問題。
化工原理課程設計的對像是操作設備的工藝設計，是化工工藝設計的主體和重要組成部分。本書第二版延續版的風格，增加了換熱器3D總裝圖設計和BTX精餾分離過程的Aspen模擬，充分體現軟件在化工設計中的重要作用。對部分內容作了適當刪減，尤其是版附錄中一些過時的或在已有教材中很容易查到的內容全部刪去。除此之外還對部分例題進行了更為詳細的設計計算。為了引導學生自學與總結，在每章開頭增加了【本章導讀指引】、每章結尾增加了【本章具體要求】。
本書第二版中裝置設計示例依然為12個，但略有調整，分別為：（1）釜式攪拌冷卻器（夾套與蛇管同時冷卻）；（2）非標管式換熱器（設計）；（3）標準式管式換熱器（選型）；（4）立式熱虹吸再沸器；（5）循環型蒸發器；（6）篩板塔；（7）浮閥塔；（8）填料塔；（9）BTX精餾分離模擬；（10）轉盤萃取塔；（11）噴霧干燥塔；（12）流化床干燥器。通過這些典型實例，為學生順利完成化工原理課程設計提供範本。
本書可作為高等院校化工、石油、材料、制藥、生物、食品、環境等專業化工原理課程設計或過程與設備課程設計教材，亦可供化工領域設計、生產與管理部門工程技術人員參考。
由於編者經驗不足，水平有限，書中疏漏之處在所難免，懇請讀者批評指正，在此深表謝意。

編者
2016年4月

版前言
本書根據全國化學工程與工藝專業規範化要求，充分考慮社會經濟發展對化工人纔培養質量的期盼，結合編者在化工企業多年的工作經驗及在高校多年從事化工原理課程教學的體會，同時參考同類化工原理課程設計教材編寫而成。在編寫過程中，充分吸納了已有教材的優點，突出工程實用性，力求理論與實踐相結合。
操作種類繁多，對應的設備形式更是千變萬化。本書不求包羅萬像，但力求反映較寬領域內典型裝置的工藝設計計算方法，並輔之以豐富而繫統的化工裝備工藝設計示例，以期讀者能夠全面了解設計過程中的具體細節，並充分享受設計過程中的樂趣和快感。本書選編了六類典型操作設備的工藝設計原理和工藝計算方法，充分闡述了與之配套的輔助設備的設計和選型，同時對主體設備的結構設計也進行了強化，將歷年來兩個原本相互依存而卻彼此相互獨立的化工原理課程設計與化工機械基礎課程設計結合起來，使之形成一個有機的整體。這操作設備分別是：攪拌裝置(夾套式和蛇管式釜式攪拌反應器)、換熱裝置(列管式換熱器、板式換熱器和熱虹吸式再沸器)、蒸發裝置(循環型和單程型蒸發器)、塔設備(板式塔和填料塔)、萃取裝置(轉盤萃取塔)、干燥裝置(噴霧干燥器和流化床干燥器)。
本書精編較為完整的裝置設計示例12個，過程詳細，圖表豐富，公式繁多，便於自學，且每章附有設計任務若干，可作為化學化工類本科化工原理課程設計或過程與設備課程設計教材，亦可供化學工程設計人員以及化工生產管理技術人員參考。
本書由長江大學付家新負責組織實施，長江大學、武漢工程大學、上海工程技術大學共同編寫完成。參加本書編寫的有長江大學付家新、吳洪特、秦少雄、王任芳、李賡、石東坡、侯明波，武漢工程大學王為國，上海工程技術大學肖穩發等，全書承蒙武漢工程大學王存文教授主審，提出了許多修改意見。在本書的編寫過程中，得到了長江大學化學工程與工藝省級品牌專業建設團隊和化學與環境工程學院相關部門的領導和同事以及梅平教授、尹先清教授的大力支持與幫助，研究生李萍萍對設計示例計算結果做了大量的復核工作，在此一並表示感謝。同時還要對本書所列參考文獻的作者表示誠摯的謝意。
由於編者經驗不足，水平有限，書中疏漏之處在所難免，懇請讀者和同行批評指正。

編者
2010年6月

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